[实用新型]利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种将高斯光束整形为平行平顶光束的装置，通过整形生成的平顶光束可以利用到显微照明。该装置属于激光光学领域。

背景技术

随着技术的发展，激光的应用领域越来越广泛，但是由于激光的光强呈高斯分布，而且传播路径为双曲线，所以在一些需要光强分布均匀的平顶光束进行处理的领域其应用得到了限制，比如一些特殊的激光加工领域、激光惯性核聚变、激光照明等领域。现有的光束整形方法有非球面透镜组法、衍射光学元件法、双折射透镜组法等，这些方法可以获得较好的整形结果，但是元件价格比较昂贵，尤其加工比价困难，而且成品只能对特定光束进行整形，灵活度较低。

发明内容

针对现有的技术缺陷和对平顶光束准直性要求的提高，本实用新型提出了利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，该装置不仅结构简单，而且能对不同类型的光束进行整形。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，包括依次相连的扩束准直镜组、光偏振及检偏组和扩束滤波透镜组。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，所述的扩束准直镜组包括第一凸透镜和第二凸透镜。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，两凸透镜的主光轴重合，两凸透镜透镜中心的距离为两者的焦距之和，同时光线入射的第一凸透镜的焦距小于第二凸透镜的焦距。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，所述光偏振及检偏组包括为偏振方向都是水平的第一偏振片和第二偏振片，以及反射型液晶空间光调制器。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，两偏振片轴线重合，反射型液晶空间光调制器接有液晶控制装置。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，所述的扩束滤波透镜组包括第三凸透镜和第四凸透镜，以及放置在两凸透镜之间的光阑。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，两凸透镜者的主光轴重合，两凸透镜透镜中心的距离为两者的焦距之和，光阑的阑孔位于两凸透镜共同焦点位置上。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，所述的光阑的阑孔为圆形小孔光阑(最大孔径为2mm)，且小孔光阑的孔径大小可调。

所述的利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，所述的各个凸透镜的端面都镀有增透膜。

本实用新型的有益效果是，能够将高斯光束整形为平顶光束，同时装置结构简单，能用于不同类型的高斯光束，从而使该装置适用范围更加广泛。本装置通过末端准直部分能得到发散角很小的平行平顶光束。

附图说明

图1为激光光束整形装置的结构示意图。

图2为激光高斯光束的强度分布图。

图3为空间光调制器的液晶表面结构图。

图中，a表示液晶空间光调制器的液晶表面每个像素点的长度，b表示液晶表面相邻像素点的距离。

图4为平顶光束的强度分布图。

图中，1：第一凸透镜；2：第二凸透镜；3：第一偏振片(起偏器)；4：反射型液晶空间光调制器(液晶面板)；5：第二偏振片(检偏器)；6：第三凸透镜；7：光阑；8：第四凸透镜；9：液晶控制装置。

图2、图4中，横坐标表示光束截面上的点相对光束中心位置的坐标，纵轴表示归一化光强，即归一化后的光束强度分布。

具体实施方式

本实用新型设计了一种利用偏振特性实现整形的装置，空间光调制器的液晶控制装置控制液晶空间光调制器液晶面上不同位置的折射率，进而实现对光束各点偏振态的改变，再通过检偏器后就能生成平顶光束。本实用新型整形范围广，最终能在输出端得到平行平顶光束。

本实用新型利用偏振特性生成平行平顶光束的整形装置，由三大部分构成：依次为扩束准直镜组、光偏振及检偏组、扩束滤波透镜组。

所述的扩束准直镜组位于输入高斯光束之后，它是由两个凸透镜构成，且两透镜的距离为两透镜焦距之和，光束在扩束(增大激光器发出的高斯光束的腰斑半径)的同时，其发散角减小，光束得到了准直。

所述的光偏振及检偏组是由两个偏振片及液晶空间光调制器构成，两偏振片的偏振方向都是水平偏振，其中第一片偏振片是为了确保入射到空间光调制器的光束偏振方向是水平方向。